Arduino 脉冲宽度调制

2018-11-16 11:39 更新

脉冲宽度调制或PWM是用于改变脉冲串中的脉冲宽度的常用技术。PWM有许多应用,如控制伺服和速度控制器,限制电机和LED的有效功率。

PWM的基本原理

脉冲宽度调制基本上是一个随时间变化而变化的方波。基本的PWM信号如下图所示。

基本PWM信号

有很多术语与PWM相关:

  • On-Time(导通时间) - 时间信号的持续时间较长。

  • Off-Time(关断时间) - 时间信号的持续时间较短。

  • Period(周期) - 表示为PWM信号的导通时间和关断时间的总和。

  • Duty Cycle(占空比) - 它表示为在PWM信号周期内保持导通的时间信号的百分比。

周期

如图所示,Ton表示导通时间,Toff表示信号的关断时间。周期是导通和关断时间的总和,并按照以下公式计算:

周期

占空比

占空比用于计算为一段时间的导通时间。使用上面计算的周期,占空比计算为:

占空比

analogWrite()函数

analogWrite()函数将模拟值(PWM波)写入引脚。它可用于以不同的亮度点亮LED或以各种速度驱动电机。在调用analogWrite()函数之后,引脚将产生指定占空比的稳定方波,直到下一次调用analogWrite()或在相同引脚上调用digitalRead()或digitalWrite()。大多数引脚上的PWM信号频率约为490 Hz。在Uno和类似的板上,引脚5和6的频率约为980Hz。Leonardo上的引脚3和11也以980Hz运行。

在大多数Arduino板上(ATmega168或ATmega328),此功能在引脚3,5,6,9,10和11上工作。在Arduino Mega上,它在引脚2-13和44-46上工作。旧的Arduino ATmega8板仅支持引脚9,10和11上的 analogWrite()


analogWrite()函数


Arduino Due支持引脚2至13以及引脚DAC0和DAC1上的 analogWrite()与PWM引脚不同,DAC0和DAC1是数模转换器,用作真正的模拟输出。

在调用analogWrite()之前,不需要调用pinMode()将引脚设置为输出。

analogWrite()函数语法

analogWrite ( pin , value ) ;
value − the duty cycle: between 0 (always off) and 255 (always on).

value - 占空比:0(始终导通)到255(始终关断)之间。

示例

int ledPin = 9; // LED connected to digital pin 9
int analogPin = 3; // potentiometer connected to analog pin 3
int val = 0; // variable to store the read value

void setup() {
   pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets the pin as output
}

void loop() {
   val = analogRead(analogPin); // read the input pin
   analogWrite(ledPin, (val / 4)); // analogRead values go from 0 to 1023, 
      // analogWrite values from 0 to 255
}

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